一种应用于COB封装中的光学结构的制作方法

本发明涉及光纤通信技术中的光收发模块领域，具体地，涉及一种应用于COB封装中的光学结构。

背景技术：

在当今的光通信应用领域，传统的模块是采用BOB技术(BOSA on Board)，即将BOSA(Bi-Directional Optical Sub-Assembly)放置在PCBA(Printed Circuit Board Assembly)上，再通过一定的封装形式形成模块。这种方式存在诸多问题，供应链较长，从Chip—TO(Transistor-Outline)—BOSA—PCBA—Module，中间环节过多，层层剥削下，导致成本升高；另外工序较多，工艺复杂，生产周期长，管理也比较麻烦，导致成本上升。在这样的诉求下，迫切需要一种结构简单，工艺难度低并且易于实现的新技术新结构来代替原来的模块。

并且随着通讯领域的日益发展，传统的传输技术已经很难满足传输容量及速度的要求，为防止宽带资源的不足，承运商和服务供应商们对规划新一代高速网络协议进行了部署，这就需要相应的高速并行光收发模块以满足高密度高速率的数据传输要求，而同时设备厂商又要求模块的体积越做越小，成本更低。在这样的环境条件下，不同厂家都竞相寻找新技术来突破成本瓶颈。

综上所述，本申请发明人在实现本申请发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有的光收发模块存在结构复杂，成本较高的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种应用于COB封装中的光学结构，解决了现有的光收发模块存在结构复杂，成本较高的技术问题，实现了结构简单，成本较低的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种应用于COB封装中的光学结构，所述结构包括：

激光发射端、耦合装置、接收端；所述耦合装置上贴合有波长分光膜，其中，激光发射端发射出光信号后，光信号经过耦合装置入射到波长分光膜上，第一波长光束被波长分光膜反射，然后经过耦合装置聚焦耦合到光纤中；光纤发出第二波长光束经过耦合装置入射到波长分光膜上透射聚焦到接收端。

其中，耦合装置用于实现不同波长的光束分光功能，耦合装置上设有汇聚曲面，用于汇聚发射端光束进行耦合。发射端可以为激光器LD，用于发射光信号，发射端耦合装置，用于将LD发射的光信号耦合进光纤中，接收端PD，用于接收光信号并转换为光电流，接收端耦合装置，用于将光信号耦合到PD上。

进一步的，所述耦合装置具体为平凸透镜，波长分光膜贴合在平凸透镜的平面上，光信号从平凸透镜的凸面射入。

进一步的，所述耦合装置具体包括：平凸透镜和滤波片，滤波片与平凸透镜的平面连接，波长分光膜贴合在平凸透镜的平面上，光信号从平凸透镜的凸面射入。

进一步的，所述滤波片的角度为8～20度，或角度为45度。8～20度时，此角度内镀膜的膜系设计比较容易实现，45度时在该角度下光学结构多样，调试更简单。

进一步的，所述耦合装置的进光端面和出光端面均镀有增透膜。增透膜可以有效地减小端面反射，提高透过率，减小损耗。

进一步的，所述结构还包括PCB板，所述耦合装置固定在PCB板上。即采用COB封装，将结构用导电或非导电胶粘附在互连基板上，然后进行引线键合实现其电气连接。

进一步的，所述光学结构还包括支撑架，所述支撑架用于对所述耦合装置进行支撑。

进一步的，所述耦合装置还包括：第二滤波片。第二滤波片起到光束隔离的作用，提高对非需求波长的隔离度。

进一步的，所述耦合装置具体包括：第一平凸透镜、第二平凸透镜、第一直角棱镜、第二直角棱镜、滤波片，其中，第一平凸透镜的平面与第一直角棱镜的第一侧面贴合，第二平凸透镜的平面与第一直角棱镜的第二侧面贴合，波长分光膜贴合在第一直角棱镜的第三侧面上，第二直角棱镜的侧面与第一直角棱镜的第三侧面贴合，滤波片位于接收端和第二直角棱镜之间。

进一步的，所述耦合装置具体包括：第三平凸透镜、第四平凸透镜、第三直角棱镜、第四直角棱镜、滤波片，其中，第三平凸透镜的平面与第三直角棱镜的第一侧面贴合，第四平凸透镜的平面与第四直角棱镜的第一侧面贴合，第三直角棱镜的第二侧面与第四直角棱镜的第二侧面贴合，波长分光膜贴合在第三直角棱镜的第二侧面与第四直角棱镜的第二侧面之间；滤波片位于接收端和第四直角棱镜之间。

本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请中的光学结构，耦合装置既可以实现发射端的聚焦耦合功能，又可以实现接收端的聚焦耦合功能，从发送端发出的光信号经过耦合装置后耦合到光纤中，而从光纤出射的光信号经过耦合装置后耦合到接收端上；该光学结构紧凑，可以有效地减小体积和降低成本，调试简单方便；其中，由于所用器件少，损耗低，耦合效率高，且由于所有器件安装在同一基准面上，有良好的温度性能，有利于光信号的长距离传输，具有切实的可行性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是本申请实施例一中光学结构的俯视示意图；

图2是本申请实施例一中光学结构的主视示意图；

图3是本申请实施例二中光学结构的俯视示意图；

图4是本申请实施例三中光学结构的结构示意图；

图5是本申请实施例四中光学结构的结构示意图；

图6是本申请实施例五中光学结构的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种应用于COB封装中的光学结构，解决了现有的光收发模块存在结构复杂，成本较高的技术问题，实现了结构简单，成本较低的技术效果。

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1为实施例1的结构示意图，该视图为俯视图。包括激光器101，透镜102，滤波片103，光纤104，以及PD105，其中透镜102和滤波片103粘接成为组合器件12，该组合器件实现发射端和接收端的光信号耦合功能。

在图1中，从激光器101发出的光信号λ1入射到透镜102上，曲面1001会首先进行一次光束压缩以减小光束的发散角，该光束接着入射到透镜和滤波片的粘接面1002上，由于滤波片的粘接面镀有分光膜，可以保证波长为λ1的光束反射，而波长为λ2的光束透射。光束λ1被1002面反射后再次经过曲面1001，此时该曲面将λ1光束进行聚焦后耦合到光纤104中。光束两次经过曲面1001后再进行耦合，可以有效地提高耦合效率，如此则完成了发射端的耦合。

在接收端，从光纤104中发出的光束为λ2，该光束入射到曲面1001上时发散角被压缩，由于光纤的数值孔径比较小，经过曲面的一次汇聚作用后该光束就可以聚焦在远端。光束λ2接着入射到粘接面1002上时，由于滤波片103的镀膜为对λ2透射，则光束无损耗通过粘接面1002后进入滤波片103，再从103出射后聚焦于PD105上，完成了接收端对光信号的耦合。

该滤波片采用小角度滤波片，工艺难度低易制作，隔离度高，且成本更加便宜。

图2为实施例1的主视图，激光器101和PD105在同一水平面上，两者之间的连线平行于PCBA。利用滤波片103的底部和PCBA进行粘接，起到支撑组合器件的作用。

该结构简单，只用调节组合器件10和光纤104即可实现发射端和接收端的同时耦合，操作方便效率高。

图3为实施例2的俯视图，与实施例1所不同的是，仅用透镜202代替了实施例中的组合器件10，且平面2002需要镀分光膜，实现不同波长光的透射和反射功能。由此可见，透镜202集成了聚焦和滤波的功能，此时不再需要额外增加滤波片，可有效降低成本，但是需要增加能支撑住透镜的支撑架。

图4为实施例3结构示意图，与实施例1和2所不同的是，该滤波片303的粘接面3002使用大角度分光膜，如45度，此时激光器301，PD305可以在同一水平面上，即平行于PCBA，此时光纤也平行于PCBA；也可以选择激光器和PD不在同一水平面上，此时光纤垂直于PCBA。该实施例中可以增加滤波片306，该滤波片306为小角度滤波片，用于隔离大角度滤波面3002所没有隔离掉的光信号，提高隔离度。

图5为实施例4结构示意图，与实施例1、2、3所不同的是，组合器件40由透镜402、404，直角棱镜403，滤波片405组成,同样的在粘接面4002上镀分光膜，透镜402和404可以相同，也可以不同，直角棱镜403可以和405互换，发射端经过两个透镜的汇聚作用实现和光纤的耦合，接收端通过透镜的一次聚焦作用实现和PD的耦合。小角度滤波片408可以实现更高的隔离度。

实施例4的另外一个显著特点是，透镜402可以和滤波片408互换位置，激光器401和PD407可以互换位置，即为实施例5，如图6所示。其中501为激光器，507为PD，透镜502、505和直角棱镜503以及滤波片504组合形成发射端直通光路，透镜505，直角棱镜503以及滤波片504同时又形成接收端转折光路，在接收端的出光位置依然加入一块小角度滤波片用于增加隔离度。另外一个和实施例4所不同的地方是，粘接面5002的膜系和4002的膜系有所不同。可以根据设计需求选择所需要的结构，实现方式灵活多变。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

本申请中的光学结构，耦合装置既可以实现发射端的聚焦耦合功能，又可以实现接收端的聚焦耦合功能，从发送端发出的光信号经过耦合装置后耦合到光纤中，而从光纤出射的光信号经过耦合装置后耦合到接收端上；该光学结构紧凑，可以有效地减小体积和降低成本，调试简单方便；其中，由于所用器件少，损耗低，耦合效率高，且由于所有器件安装在同一基准面上，有良好的温度性能，有利于光信号的长距离传输，具有切实的可行性。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。